LE-9
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일본의 신형 로켓인 H-III에 사용되는 진공추력 150톤, 비추력 426초의 액체 로켓 엔진으로 일본 우주항공연구개발기구 JAXA의 주도 하에 미쓰비시 중공업과 IHI가 개발했다.
H-II 시리즈에 사용된 LE-7 엔진은 손쉽게 큰 비추력을 달성하는 것이 용이한 다단 연소 사이클이 적용되었지만, 이 방식은 배관 및 터빈 등 엔진 부품 대부분이 다른 사이클 방식보다 훨씬 더 강한 압력과 높은 온도의 환경에 노출되기 때문에 제조 난이도와 비용이 죄다 높은 것이 단점이었다.
이에 차세대 로켓으로 저렴한 가격과 강력한 성능을 양립시키고자 했던 일본은 H2 시리즈의 2단 로켓으로 사용되어 온 LE-5에 적용된 바 있는 팽창식 블리드 사이클(Expander Bleed Cycle) 방식으로 회귀하기에 이른다. 팽창식 블리드 사이클 방식은 효율적인 냉각 및 연소 방법으로 부품에 무리를 주지 않으나 고압연소가 불가능한 팽창식 사이클(Expander Cycle)[1] 방식의 단점을 일본이 독자적으로 개선, 개량하여 개발한 것으로 이론상 최대 2000kN까지 추력을 올릴 수 있다.
이에 따라 추력을 큰 폭으로 증가시킬 수 있게 되면서도 다단 연소 사이클에 비해 구조가 간단해지며, 상대적으로 저온, 저압이기 때문에 부품 제조 단가도 낮출 수 있고, 연료 및 압력 제어도 쉬워져 신뢰성이 크게 향상된다. 다만, 터빈 구동용 연료가 추력에 기여하지 않기 때문에, 이론상 추진제 효율은 다단 연소 사이클이나 풀 팽창식 사이클에 비해서는 뒤떨어진다.
LE-9은 현시점에서 이러한 작동 방식을 채택한 세계 최초이자 유일한 메인 로켓 엔진이다.
2006년부터 개발이 시작되었다. 일본의 여러 국가 연구소들도 개발에 참여해 슈퍼 컴퓨터를 응용한 수치 제어 시뮬레이션, 신소재 등 최신 기술을 광범위하게 도입, 고추력 팽창식 블리드 사이클 엔진의 성립성 및 타당성을 검증한 이후 2016년에 IHI가 터보펌프, 미쓰비시가 엔진 시스템을 맡아 LE-X라고 명명된 진공추력 148톤, 비추력 430초의 기술 실증 엔진이 제작되었다.
실용 엔진인 LE-9은 이 LE-X를 바탕으로 성능이 조정되어 비추력이 약간 낮추어지면서 추력은 2톤 증가된 것이다.
향후에는 연료를 액화 메탄으로 전환하는 방안이 추진되고 있다.#
2020년, 지상 시험 종료 후 검사 중 엔진 연소실과 터보 펌프 터빈에 균열이 발견되면서 전면 재설계하기로 결정돼 H3 로켓의 첫 발사도 1년 연기되었다.#
1. 개요
일본의 신형 로켓인 H-III에 사용되는 진공추력 150톤, 비추력 426초의 액체 로켓 엔진으로 일본 우주항공연구개발기구 JAXA의 주도 하에 미쓰비시 중공업과 IHI가 개발했다.
2. 작동 방식
H-II 시리즈에 사용된 LE-7 엔진은 손쉽게 큰 비추력을 달성하는 것이 용이한 다단 연소 사이클이 적용되었지만, 이 방식은 배관 및 터빈 등 엔진 부품 대부분이 다른 사이클 방식보다 훨씬 더 강한 압력과 높은 온도의 환경에 노출되기 때문에 제조 난이도와 비용이 죄다 높은 것이 단점이었다.
이에 차세대 로켓으로 저렴한 가격과 강력한 성능을 양립시키고자 했던 일본은 H2 시리즈의 2단 로켓으로 사용되어 온 LE-5에 적용된 바 있는 팽창식 블리드 사이클(Expander Bleed Cycle) 방식으로 회귀하기에 이른다. 팽창식 블리드 사이클 방식은 효율적인 냉각 및 연소 방법으로 부품에 무리를 주지 않으나 고압연소가 불가능한 팽창식 사이클(Expander Cycle)[1] 방식의 단점을 일본이 독자적으로 개선, 개량하여 개발한 것으로 이론상 최대 2000kN까지 추력을 올릴 수 있다.
이에 따라 추력을 큰 폭으로 증가시킬 수 있게 되면서도 다단 연소 사이클에 비해 구조가 간단해지며, 상대적으로 저온, 저압이기 때문에 부품 제조 단가도 낮출 수 있고, 연료 및 압력 제어도 쉬워져 신뢰성이 크게 향상된다. 다만, 터빈 구동용 연료가 추력에 기여하지 않기 때문에, 이론상 추진제 효율은 다단 연소 사이클이나 풀 팽창식 사이클에 비해서는 뒤떨어진다.
LE-9은 현시점에서 이러한 작동 방식을 채택한 세계 최초이자 유일한 메인 로켓 엔진이다.
3. 개발
2006년부터 개발이 시작되었다. 일본의 여러 국가 연구소들도 개발에 참여해 슈퍼 컴퓨터를 응용한 수치 제어 시뮬레이션, 신소재 등 최신 기술을 광범위하게 도입, 고추력 팽창식 블리드 사이클 엔진의 성립성 및 타당성을 검증한 이후 2016년에 IHI가 터보펌프, 미쓰비시가 엔진 시스템을 맡아 LE-X라고 명명된 진공추력 148톤, 비추력 430초의 기술 실증 엔진이 제작되었다.
실용 엔진인 LE-9은 이 LE-X를 바탕으로 성능이 조정되어 비추력이 약간 낮추어지면서 추력은 2톤 증가된 것이다.
향후에는 연료를 액화 메탄으로 전환하는 방안이 추진되고 있다.#
2020년, 지상 시험 종료 후 검사 중 엔진 연소실과 터보 펌프 터빈에 균열이 발견되면서 전면 재설계하기로 결정돼 H3 로켓의 첫 발사도 1년 연기되었다.#
4. 같이보기
[1] 이론상 최대 추력 31톤(300kN(70,000 lbf))